Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Проблема общих умственных и специальных способностей психологии 11
1.1. Основные направления исследования интеллектуальных способностей в зарубежной и отечественной психологии 11
1.2. Анализ психолого-педагогических исследований способности к усвоению химических знаний 36
1.3. Когнитивные структуры репрезентации предметных знаний как субстрат способностей, формирующихся при изучении школьного курса химии 48
Глава 2. Постановка проблемы, задачи и организация исследования содержания и особенностей строения когнитивных структур репрезентации химических знаний, формирующихся у
школьников 8-9 классов в процессе изучения химии 65
2.1 Постановка проблемы, задачи и организация исследования 65
2.2 Программа формирующего эксперимента 70
2.3 Методики экспериментального психологического исследования 90
Глава 3. Результаты экспериментального исследования особенностей интеллектуального развития подростков, влияющих на успешность усвоения химических знаний 112
3.1. Среднегрупповой и корреляционный анализ показателей интеллектуального развития 113
3.2. Особенности дифференцированности когнитивных структур у учащихся 8-9 классов 136
3.3. Сравнительный анализ формирования предметных способностей школьников, обучающихся по разным учебным программам 144
Заключение 157
Библиографический список используемой литературы 160
Приложения j 71
- Основные направления исследования интеллектуальных способностей в зарубежной и отечественной психологии
- Программа формирующего эксперимента
- Среднегрупповой и корреляционный анализ показателей интеллектуального развития
Введение к работе
Актуальность исследования определяется объективными потребностями общества в реформировании образования в целом, и школьного образования в частности.
Коренные изменения в сфере науки, техники, производства, экономики привели к росту объема информации, необходимой современному человеку. Ухудшение экологической обстановки, социально-экономических условий, неконтролируемый просмотр теле- и видеопередач, малоподвижный образ жизни оказывают губительное воздействие на здоровье и психику подрастающего поколения. Усваиваемые детьми знания часто отрывочны, бессистемны, а умственные процессы обобщения, абстрагирования, сравнения находятся на невысоком уровне. В педагогической практике нет серьезных психологических исследований, подтверждающих эффективность развивающего обучения тех или иных программ, методик и технологий обучения.
Чтобы адекватно ответить на вызовы современности, педагогическая практика должна опираться не на отдельные верные идеи или отдельные частные знания о психике ребенка и об оптимальных способах усвоения тех или иных школьных дисциплин, отдельных тем, но на целостные теоретические концепции, законы обучения и развития, теоретически выверенные, строго контролируемые и воспроизводимые экспериментом.
Противоречие между потребностью общества в психологически обоснованных стандартах, программах, технологиях предметного обучения для реформирования образования на новой основе и отсутствие таковых в педагогической практике обусловило актуальность нашего исследования.
Проблема интеллекта и природных основ умственных способностей разрабатывается на протяжении многих лет как зарубежными (Ф. Гальтон, А. Бине, Ч. Спирмен, Ж. Пиаже, Р. Стернберг, Г. Айзенк, Л. Терстоун, Дж. Гилфорд, Д. Векслер и др.), так и отечественными психологами
(И.М. Сеченов, Л.С. Выготский, С.Л. Рубинштейн, А.Н. Леонтьев, Б.Г. Ананьев, П.Я. Гальперин, Л.М. Веккер, Л А. Венгер, В.Н. Дружинин и др.).
В отечественной когнитивной психологии наиболее плодотворной является дифференционная психологическая теория умственного развития НИ. Чуприковой (1997). Автором выдвигается представление о внутренних психологических структурах как субстрате умственных способностей, развивающихся в соответствии с общим и универсальным принципом дифференциации. В русле данной теории процессы умственного развития и обучения исследуются с точки зрения динамики формы и содержания структур, репрезентирующих соответствующие знания в сознании человека. Эти структуры представляют собой не только системы хранения знаний, но и средство познания, с помощью которых человек извлекает информацию, на которых происходит анализ и синтез всех поступающих новых сведений и впечатлений. Эффективность этих процессов зависит от уровня организации соответствующих структур. Диффузные, искаженные структуры становятся источником ошибок и существенно ограничивают возможности успешной учебной деятельности. Следовательно, диагностика строения и своевременная коррекция когнитивных структур репрезентации предметных знаний могут оказаться эффективным средством повышения качества образовательного процесса, формирования предметных способностей, совершенствования на новой основе, как методик, технологий школьного обучения, так и содержания получаемого образования в школах различного профиля.
Методологическую основу исследования составили:
На общефилософском уровне: теория отражения как гносеологическая основа построения модели когнитивных структур репрезентации предметных знаний, учение о философских категориях и принципах познания, законы развития и системно-структурный подход.
На психолого-педагогическом уровне: положения С.Л. Рубинштейна о том, что ядром умственных способностей является свойственное данному человеку качество процессов анализа (а значит, и синтеза) и генерализации;
дифференционная теория умственного развития, согласно которой сложные многоуровневые когнитивные структуры развитого интеллекта развиваются из более простых нерасчлененных глобальных структур путем их многократной и многоаспектной дифференциации (НИ. Чуприкова); положение о том, что развитие специальных способностей подчиняется принципу системной дифференциации (НИ. Чуприкова); теоретические представления научной школы Б.М. Теплова и В.Д. Небылицына о природных основах способностей (Э.А. Голубева, Б.Р. Кадыров и др.); достижения современной когнитивной психологии (У. Найсер, Дж. Келли, Л. Солсо, Б. Величковский и др.)
3. На частно-методическом уровне: теории проектирования педагогических систем предметного обучения (В.Г. Беспалько, Н.Е.Кузнецова); методические теории и положения методики обучения химии в средней школе (Н.Е. Кузнецова, Г.М. Чернобельская, Е.Е. Минченков и др.)
Объект исследования - содержание, закономерности формирования когнитивных структур химического знания.
Предмет исследования - особенности организации когнитивных структур репрезентации предметных знаний подростков, изучающих школьный курс химии по разным учебным программам.
Цель исследования - обоснование, разработка и реализация методик исследования строения когнитивных структур репрезентации химических знаний, определение закономерностей и особенностей их формирования, установление критериев зрелости таких структур.
Гипотеза нашего исследования состояла в следующих положениях:
существует возможность объективного исследования и сравнения содержания и организации внутренних структур химического знания;
организация когнитивных репрезентативных структур имеет определенные закономерности строения, отражающие содержание предметной области;
уровень когнитивной дифференцированности определяет успешность усвоения химических знаний;
при организации обучения в соответствии с принципом системной дифференциации и интеграции можно развивать общие и специальные (предметные) способности.
Для реализации поставленной цели исследования и проверки выдвинутой гипотезы было необходимо решить следующие задачи:
На основе анализа философской, психолого-педагогической и методической литературы выявить основные компоненты способностей к усвоению химических знаний.
Разработать семантическую модель когнитивных структур репрезентации предметных знаний, формирующихся у учащихся в процессе изучения школьного курса химии (8-9 классы).
Выявить критерии, позволяющие определить зрелость когнитивных структур репрезентации химических знаний.
4. Разработать методики диагностики химических когнитивных
структур, на примере темы: «Простые и сложные вещества. Классификация
неорганических веществ».
5. Разработать и экспериментально доказать эффективность
программы формирования когнитивных структур предметных знаний
«Когнитивное обучение на уроках химии», построенной в соответствии с
принципом системной дифференциации и интеграции знаний.
6. Провести сравнительный анализ особенностей когнитивных химических структур, уровня интеллектуального развития и когнитивной дифференцированности у школьников, обучающихся по разным учебным программам.
Для решения поставленных задач использовались следующие методы исследования: анализ психолого-педагогической литературы по проблеме, констатирующий и формирующий эксперимент, статистические методы обработки экспериментальных данных, комплекс диагностических методик, состоящий из пяти блоков: 1 блок. Методики оценки уровня интеллектуального развития: показатели
успеваемости школьников (общая академическая успеваемость), детский вариант теста Д. Векслера (А.Ю. Панасюк, 1973), матрицы Дж. Равена (1996).
блок. Методики изучения уровня дифференцированности когнитивных структур учащихся 8-9 классов основной общеобразовательной школы: компьютерный вариант методики скоростной классификации стимул-объектов НИ. Чуприковой и ТА. Ратановой (1991); тест включенных фигур Г. Уиткина.
блок. Методики оценки личностных особенностей учащихся: дифференциально-диагностический опросник Е.А. Климова (ДДО); методика самооценки Дембо-Рубинштейна (в модификации A.M. Прихожан, 1988); карта интересов.
блок. Методики диагностики индивидуально-психологических особенностей: опросник формально-динамических свойств индивидуальности (В.М. Русалов, 1997); опросник для выявления соотношения двух сигнальных систем (Б.Р. Кадыров, 1990).
блок. Методики диагностики предметных способностей, формирующихся у учащихся в процессе изучения школьного курса химии: показатели успеваемости по предмету; химический диктант; химическое кодирование; химическая память, классификация химических понятий; тестовые задания для итогового контроля качества знаний (РА. Лидин, Л.Л. Андреева, 1994).
Надежность полученных результатов и сделанных на их основе выводов обеспечивается: 1) теоретической обоснованностью рассматриваемой в диссертации проблемы; 2) использованием большого числа взаимодополняющих методик, позволяющих получить ряд независимых показателей (101), характеризующих когнитивную дифференцированность и уровень интеллектуального и личностного развития учащихся 8-9 классов основных общеобразовательных школ; 3) различными статистическими методами обработки полученных данных, включающих групповой и корреляционный анализ, Т-критерий Стьюдента для выявления статистической значимости различий.
Научная новизна исследования заключается в следующем:
На основе анализа психолого-педагогических исследований и собственного анализа биографических данных великих химиков выделены компоненты химических способностей: химическая направленность ума, химическая память, химическая интуиция, язык химического мышления, химическое мышление, экспериментальные способности и способность осуществлять специфические количественные расчеты.
На основе структурно-логического анализа содержания учебной дисциплины была разработана семантическая модель когнитивных структур предметных знаний, которая включает: метапредметные когнитивные структуры, отражающие метапредметные знания; межпредметные структуры; специфические предметные структуры (качественно-количественных отношений, понятийных отношений, «химические руки», производственно-технологические, предметного языка).
В соответствии с представлением о когнитивных структурах как субстрате умственных способностей и принципом системной дифференциации разработана программа «Когнитивное обучение на уроках химии» и проведено экспериментальное психологическое исследование, подтверждающее ее эффективность.
В диссертационном исследовании раскрыт психологический смысл содержания программы с точки зрения проблемы соотношения обучения и развития, показаны умственная деятельность детей, их эмоциональные и волевые процессы, внутренние психологические условия к которым должен адресоваться педагог, чтобы достичь успехов в развитии своих учеников.
Разработаны, проверены и психологически обоснованы методики, позволяющие диагностировать зрелость когнитивных структур химических знаний («химическое кодирование», «химические дифференцировки», «химический диктант» и «химическая память»).
Выявлены критерии, позволяющие определять уровень развития способности к усвоению химических знаний: 1) адекватность когнитивных репрезентативных структур предметных знаний объективным закономерностям химической
формы движения материи; 2) когнитивная дифференцированность предметных знаний; 3) информационная емкость и предметная избирательность памяти; 4) избирательность психомоторной активности предметных действий. 7. Установлено различие когнитивных структур у школьников с разным уровнем интеллектуальных и предметных способностей, проявляющееся в более высоком уровне организации структур у лучше успевающих учащихся и подростков с более высокими предметными способностями по сравнению с хуже успевающими учащимися и подростками с более низкими предметными способностями.
Теоретическая значимость работы:
1) определяется вкладом в дальнейшую разработку проблемы общих и специальных (предметных) способностей; 2) заключается в приложении идей дифференционной теории НИ. Чуприковой к специальным (химическим) способностям; 3) впервые разработаны подходы к диагностике когнитивных структур репрезентации химических знаний, формирующихся у учащихся основной образовательной школы.
Полученные в исследовании результаты расширяют теоретические представления о когнитивных репрезентативных структурах, определяющих уровень развития интеллекта и специальных (предметных) способностей; обогащают научные представления о роли обучения в психическом развитии и открывают новые возможности для психологически обоснованного построения учебных программ, методик, технологий и образовательных стандартов по химии для школ различного профиля.
Практическая значимость работы состоит в следующем: во-первых, содержащиеся в исследовании теоретические положения, экспериментальные факты и сделанные на их основе выводы могут служить основанием для разработки программ, методик, образовательных стандартов по химии для школ различного профиля, а также систем диагностики и коррекции учебных знаний по предмету на принципиально новой основе; во-вторых, разработанный нами комплекс методик диагностики предметных способностей
К)
может быть использован для мониторинга формирования когнитивных структур предметных знаний и оценки развивающего потенциала учебных программ; в-третьих, полученные данные могут быть использованы при чтении лекций студентам химических факультетов и на курсах повышения квалификации в институтах усовершенствования учителей Основные положения, выносимые на защиту:
Уровень интеллектуального развития, а также уровень развития предметных способностей у подростков основных общеобразовательных школ связан с уровнем когнитивной дифференцированности.
Когнитивные структуры химических знаний включают: метапредметные когнитивные структуры; межпредметные структуры; специфические предметные структуры (качественно-количественных отношений, понятийных отношений, «химические руки», производственно-технологические, предметного языка).
Ключевыми критериями сформированное когнитивных структур репрезентации химических знаний являются: 1) адекватность когнитивных репрезентативных структур предметных знаний объективным закономерностям химической формы движения материи; 2) когнитивная дифференцированность предметных знаний; 3) информационная емкость и предметная избирательность памяти; 4) избирательность психомоторной активности предметных действий.
При организации учебного процесса в соответствии с принципом системной дифференциации и интеграции когнитивных структур репрезентации химических знаний возрастают специальные (предметные) и общие интеллектуальные способности школьников.
Методики изучения предметных способностей, заключающиеся в оценке когнитивной дифференцированности знаний о простых и сложных веществах, и программа «Когнитивное обучение на уроках химии».
Апробация результатов исследования.
Результаты исследования обсуждались на заседаниях кафедры психологии МГОПУ, в выступлениях на методических объединениях преподавателей химии г. Камышлов, на педагогических советах школ № 5 и № 58, использовались психологами и учителями школ при проведении коррекционной работы с учащимися, индивидуализации обучения и повышения качества образования. Некоторые аспекты исследования опубликованы в журнале «Химия: методика преподавания в школе» (№ 3, 2001; №8,2001).
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов, заключения, библиографического списка литературы, приложений. Текст диссертации иллюстрирован 17 таблицами, 2 диаграммами, 6 схемами.
Основные направления исследования интеллектуальных способностей в зарубежной и отечественной психологии
Положение, что данные психологии должны использоваться педагогической практикой и должны быть одним из элементов фундаментальных основ педагогики, давно уже общепризнанно и никем не оспаривается. Однако на деле психологическая наука все еще мало влияет на практику воспитания и обучения. И тому есть основания, главное - состояние психологии. По мнению многих авторитетных исследователей, психология еще не стала подлинной наукой с ясным и четким языком и законами, позволяющими проникнуть в сущность психической жизни человека (Н.И. Чуприкова, 1995, с.З). Целью данного параграфа является определение основных подходов к выявлению сущности одного из наиболее общих психологических понятий - «способности». Почти все отрасли современной фундаментальной психологии, в том числе и психология способностей, возникли еще в конце 19 века. Родоначальником экспериментальной психологии способностей и психодиагностики является Френсис Гальтон, который стал основоположником эмпирического подхода к решению проблемы способностей, одаренности, таланта, предложил основные методы и методики исследования.
В истории психологии можно выделить несколько направлений исследования интеллектуальных способностей:
1.Развитие способностей и их детерминанты. Основным звеном в детерминации способностей является соотношение наследственности и среды. 2.Взаимосвязь общих и специальных способностей.
3.Создание методов измерения способностей, в более широком смысле -методов измерения психических свойств индивидуальности. 4.Проблема структуры и уровня развития способностей. 5.Способности и деятельность. 6.Роль социальных условий в развитии способностей.
7.Взаимосвязь способностей с различными индивидуально-психологическими свойствами личности.
8.Сензитивные периоды развития способностей. 9.Природные основы способностей и др.
Все перечисленные направления исследования теснейшим образом взаимосвязаны между собой, однако у одних авторов исследования детерминированы одними приоритетными направлениями, у других - другими, некоторые исследователи пытаются осуществить комплексный подход к изучению проблемы способностей, однако на сегодняшний день в психологии не существует единого мнения к определению сущности психологической реальности - «способности».
В исследованиях зарубежных психологов основное внимание уделяется вопросам структуры способностей и соотношению влияния биологического и социального на развитие способностей. Френсис Гальтон одним из главных компонентов общих интеллектуальных способностей рассматривал сенсорную различительную чувствительность.
Ч. Спирмен, занимаясь проблемами специальных способностей (математических, литературных и др.) предположил, что успех любой интеллектуальной деятельности зависит от уровня развития
1) общей способности (генеральный фактор G - общая «умственная энергия»),
2) механических, арифметических и лингвистических способностей (групповые факторы - А, М, L),
3) уровня развития специальных способностей (S - фактор).
В исследованиях ученого было обнаружено, что роль G - фактора максимальна при решении сложных математических задач и задач на понятийное мышление и минимальна при выполнении сенсомоторных действий.
Умственная энергия характеризуется тремя показателями: 1) количеством, уровнем умственной энергии (фактор G); 2) степенью инерции энергии, т.е. быстротой перехода от одной деятельности к другой; 3) степенью колебания энергии, легкостью ее восстановления после определенной деятельности.
Программа формирующего эксперимента
В данном параграфе не ставится цель рассмотреть ведущие принципы дидактики и частные методики, используемые в программе для решения задачи общего умственного развития (и выступающие основой формирования прочных знаний, умений и навыков), а также школьников с их развивающейся психикой и занимающихся по программе «Когнитивное обучение на уроках химии». Мы попытаемся рассмотреть данную программу глазами психолога, раскрыть психологический смысл ее содержания с точки зрения проблемы соотношения обучения и развития, показать умственную деятельность детей, их эмоциональные и волевые процессы, внутренние психологические условия к которым должен адресоваться педагог, чтобы достичь успехов в развитии своих учеников.
Программа формирующего эксперимента «Когнитивное обучение на уроках химии» предназначена для учащихся 8-9 классов общеобразовательных школ. В основу курса положены квантово механические, структурные, термодинамические и кинетические представления, составляющие основу современной химической науки. Курс базового школьного образования рассчитан на обучение химии с недельной нагрузкой 3 часа в 8 классе и 2-3 часа в 9 классе, который не только обеспечит необходимый минимум химической подготовки учащихся, но и может быть использован для реализации углубленного и естественно-научного направлений. Дополнительное время на изучение химии может быть увеличено за счет часов, отводимых в базисном плане на обязательные занятия по выбору учащихся.
Психологическим обоснованием программы послужила работа группы ученых психологического института Российской академии наук под руководством доктора психологических наук Н.И. Чуприковой, которые выдвинули положение, что субстратом, носителями умственного развития являются скрытые от прямого наблюдения внутренние психологические обобщенные когнитивные структуры и что всеобщий универсальный закон умственного развития - это принцип системной дифференциации.
Основная цель когнитивного обучения - развитие интеллекта, т.е. совокупности умственных способностей и стратегий, делающих возможным процесс обучения и адаптации к новым ситуациям. Основоположники когнитивного обучения делают сильный акцент на некогнитивных результатах этого обучения. Ожидается, что улучшение когнитивных способностей развивает целую серию позитивных личностных характеристик: более дифференцированный образ своего « Я», повышение самооценки, усиление потребностей в достижениях, внутренних мотиваций, способностей к разработке проектов, увеличение социобильности, чувства ответственности, ощущение большей зрелости и улучшение эмоционального равновесия.
Основная цель предлагаемой программы - построение когнитивных структур репрезентации химических знаний учащегося, выступающей как схемы-орудия его мышления. Реализация данной цели предполагает построение курса учебного предмета с опорой на принцип «от общего к частному, от целого к частям», который может позволить одновременно решать три самые главные задачи обучения: способствовать умственному развитию учащихся, обеспечивать эффективное усвоение больших объемов знаний, формировать основы целостного системного мышления.
При изложении курса акцентируется внимание на формирование диалектического мировоззрения, роли химических наук в решении глобальных проблем современности, роли химических и биохимических знаний, как теоретической базы, на которой формируются понятия о механизмах и путях сохранения и укрепления здоровья, роли химии в становлении и развитии материальной культуры, в частности таких ее проявлений, как живопись, скульптура, архитектура, декоративно-прикладное искусство, формирование химического языка, решение качественных и количественных задач разной степени сложности.
Среднегрупповой и корреляционный анализ показателей интеллектуального развития
Рассмотрим результаты анализа показателей интеллектуального развития учащихся контрольного и экспериментального класса, представленные в таблице № 5 (начало формирующего эксперимента).
Учащиеся экспериментального класса характеризуются хорошим уровнем академической успеваемости (4,09 балла), средним уровнем успеваемости по химии (3,79 балла). Трое испытуемых имеют только отличные оценки. По тесту и классификации Д. Векслера учащиеся характеризуются «сниженной нормой» интеллектуального развития (89,88 оценочных единиц). Показатель вербального интеллекта составляет - 81, 83, а невербального - 90,14 оценочных единиц. По тесту Дж. Равена учащиеся показали уровень «среднего интеллекта», однако оценка ниже, чем медиана, и составляет 48,28 процентиль.
Учащиеся контрольного класса характеризуются высоким уровнем академической успеваемости (4,435 балла), хорошим уровнем успеваемости по химии (4,1 балла). Восемь испытуемых имеют только отличные оценки. По тесту и классификации Д. Векслера учащиеся показали средний уровень интеллектуального развития (97,17 оценочных единиц). Показатель вербального интеллекта составляет 90,82, а невербального - 93,3 оценочных единиц. По тесту Дж. Равена учащиеся также показали уровень «среднего интеллекта», что составляет 71,44 процентиль.
Как и следовало ожидать, на начало формирующего эксперимента учащиеся контрольной группы по всем показателям интеллектуального развития (искл. складывание объекта) превосходили экспериментальный класс. Более того, различия достигли статистической значимости как по тесту Д. Векслера (общая осведомленность, аналогии-сходство, кодирование, ВИЛ, НИП, ОИП), так и по тесту Дж. Равена, тесту Г. Уиткина, общей академической успеваемости, успеваемости по химии.
Рассмотрим среднегрупповые различия показателей интеллектуального развития в группах учащихся с разной академической успеваемостью.
Лучше успевающие подростки экспериментальной выборки показали высокий уровень академической успеваемости (4,568 балла), хороший уровень успеваемости по химии (4,362 балла). По тесту и классификации Д.Векслера учащиеся характеризуются средним уровнем интеллектуального развития, что составляет 97,274 оценочных единиц. Значение показателя вербального интеллекта ниже (88,92), чем невербального (95,506). По тесту Дж. Равена учащиеся также показали уровень «среднего интеллекта», оценка немного выше, чем медиана, и составляет 56,091 процентиль.
Лучше успевающие школьники контрольной группы характеризуются высоким уровнем академической успеваемости (4.523 балла), хорошим уровнем успеваемости по химии (4,202 балла). По тесту и классификации Д. Векслера учащиеся выборки показали средний уровень интеллектуального развития, что составляет 98,108 оценочных единиц. Значение ВИЛ (91,42) немного ниже, чем НИП (93,211). По тесту Дж. Равена школьники также показали уровень «среднего интеллекта», но оценка выше, чем медиана, и составляет 71,625 процентиль.
Как видно из таблицы № 5, у лучше успевающих подростков экспериментальной группы значения вербального и общего интеллектуальных показателей, а также результаты выполнения субтестов осведомленность, арифметический, аналогии-сходство, недостающие детали, составление фигур из кубиков, кодирование, выполнения тестов Дж. Равена и Г. Уиткина были ниже, чем у хорошо успевающих учащихся контрольной группы. Более того, по показателям общая осведомленность, аналогии-сходство и тесту Дж. Равена эти различия достигли статистической значимости. Показатели невербального интеллектуального развития, академической успеваемости, успеваемости по химии, результаты выполнения субтестов понятливость, словарь, последовательные картинки у учащихся экспериментальной группы были выше, чем у такой же выборки подростков контрольной группы, и по показателю складывание объекта различия достигли статистической значимости.
